사출성형 기초 지식 4

전단율에 따라 점도가 저하되면?

▶상대적으로 좁은 곳을 잘 통과하고 넓은 곳을 잘 통과하지 못한다.
   - 금형 내에 좁은 곳을 통과한 후 갑자기 넓은 곳으로 흐를 때 점도가 상승하여 흐름이 정체된다.
   - 게이트는 금형 내 흐름이 두꺼운 곳에서 얇은 곳으로 흐르도록 설치하는 이유가 여기에 있다.

 

온도 변화에 따른 점도 변화

 

수지의 온도 변화에 따른 점도 변화

 

▶온도 상승으로 간격이 벌어진 분자 간의 인력이 작아지면서 흐름에서 저항이 감소하여 점도가 떨어진다.

 

열변형 온도

1) 일정한 기준에 따라 적정 하중을 준 상태에서 온도를 올렸을 때 일정한 양의 변형이 발생하는 온도이다.
2) 기계적인 성질이 저하되는 기준 온도로 인식된다.
3) 금형에서 냉각시간을 결정하는 데 사용된다.
4) 제품 설계에서 지속적인 사용에서도 기계적 성질을 유지하는 한계 온도로 적용한다.
5) 구체적 열변형 온도는 참고문헌을 참조하면 된다.

 

수지의 수축

1) 수축에 관련된 기초 지식
2) 공정조건과 수축
3) 수축과 관련된 품질 기준
   - 표면 품질
   - 관리 치수
   - 제품 변형
   - 기준값과 산포도

 

플라스틱 수지의 수축

1) 수축률

 

 

2) 수축률에 영향을 주는 요인
   - 열적 수축
   - 탄성회복에 의한 팽창
   - 결정화에 의한 수축
   - 분자배향에 의한 수축

 

압력과 온도에 따른 체적 변화

1) 모든 물질은 압력과 온도에 따라 고유하게 정해지는 비체적이 있다.
   - 비체적: 일정 중량이 가지는 체적 (밀도의 역수)
2) 온도가 높아지면 비체적은 커진다.
3) 압력이 높아지면 비체적은 작아진다.
4) 이런 물질의 상태를 그래프로 나타낸 것을 PVT 선도라 하며 식으로 표시한 것을 상태 방정식이라 한다.
   : Pressure-Volume-Temperature

 

PVT 선도

 

PVT 선도

 

 

반결정성 수지의 PVT 선도

 

반결정성 수지의 PVT 선도

 

 

비결정성 수지의 PVT 선도

 

비결정성 수지의 PVT 선도

 

 

수지별 수축률

 

수지별 수축률

 

 

수지 수축에 대한 영향

1) 재료의 고유한 성질에 의한 영향
   - 온도에 따른 수축과 팽창
   - 재료에 섞인 필러의 영향
2) 공정조건에 따른 영향
   - 수지 분자의 배향에 따른 영향
   - 보압에 따른 영향
   - 냉각 속도 차이에 의한 영향
   - 형상적인 영향

 

필러의 영향

1) 필러가 섞이면 전체 제품 체적에서 수지가 차지하는 체적이 줄어든다.
   - 필러는 일반적으로 온도에 따른 수축과 팽창이 수지보다 매우 작아서 무시할 수 있다.
2) 냉각에 따른 제품의 수축은 수지만이 영향을 주므로 필러를 넣은 수지를 사용하는 경우 제품의 수축량이 감소한다.
   - 제품이 큰 경우 효과는 더 크게 나타난다.

 

수축을 줄이는 방법

1) 보압 증가
   - 수지의 압축성을 이용하여 눌러 담는다.
2) 금형 온도 감소
   - 빠른 냉각으로 단위 시간당 보압 효과가  증가한다.
3) 성형온도 증가
   - 동일한 보압에서는 성형온도 증가가 점도의 저하로 인한 압력강하를 감소하여 보압 효과를 증가시켜 수축량을 감소한다.

 

보압의 영향

 

보압과 수축량

 

 

금형온도의 영향

 

금형온도와 수축량

 

 

성형온도의 영향

 

성형온도와 수축량

 

 

일반적인 제품의 수축 상태

 

일반적인 제품의 수축 상태

 

 

형상에 따른 수축 차이

 

구멍이 있는 제품의 수축

 

▶구멍이 있는 경우 전체적인 수축이 줄어든다.

 

냉각속도에 의한 수축 차이

 

냉각속도에 의한 수축 차이

 

 

수축에 관한 요약

1) 수지의 수축에 영향을 주는 요소는 온도와 배향 현상이지만 온도가 훨씬 큰 영향을 준다.
2) 성형공정에서 가장 효과적으로 수축량을 감소하는 방법은 보압을 증가하는 방법이다.
3) 제품의 수축은 부위별 온도의 차이, 냉각속도의 차이, 배향 정도, 형상적 차이 등으로 인하여 매우 복잡하게 발생한다.
4) 제품의 수축에 관한 올바른 이해를 위해서는 수지의 수축에 대한 기본적인 이해와 공정 변수의 상호 관련성에 대하여 깊은 이해가 필수적이다.

 

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